Bone densitometry: influence of prosthetic design and hydroxyapatite coating on regional adaptive bone remodelling

Abstract 

The objective of this prospective study was to determine if bone densitometry can detect disparities in regional adaptive bone remodelling surrounding the cementless porous-coated femoral component of a hip prosthesis in two titanium alloy implants of different design . These prostheses were the S-ROM™ (n=69) and the Multilock™ (n=65). The Multilock™ implants consisted of two groups; 25 had a 50 micron layer of hydroxyapatite (HA) sprayed over the porous surface of the femoral component and the remaining 40 femoral components were not coated with HA. Densitometry was performed with dual energy X-ray absorptiometry (DXA) utilizing the LUNAR ORTHO™ software to analyse the seven Gruen zones. Bone mineral density measurements were obtained within a week of surgery as a baseline reference and at 6, 12, 24, 36 and 48 months thereafter. At 6 months there was significant mineral loss in all Gruen zones in the three prostheses. By 48 months there were differences in mineral loss between the three prostheses. In the zones adjacent to the porous surface, predominantly zones 1 and 7, the S-ROM™ exhibited 60% less mineral loss than the Multilock™ in zone 1, and there was no significant difference in zone 7. Compared to the Multilock-HA, the S-ROM lost 35% less mineral in zone 1, but the Multilock™ lost 70% less mineral than the S-ROM™ in zone 7. The Multilock-HA lost 37% and 75% less mineral than the Multilock in zones 1 and 7, respectively, i.e., hydroxyapatite coating tended to preserve bone stalk. Using the Gruen zone area measurements provided by the software, the S-ROM had significantly greater bone resorption in zone 7 at 24 months than either of the Multilocks, which did not differ from each other. In conclusion, DXA has shown differences in periprosthetic adaptive bone remodelling between implants of different design and composition as a function of time.

Résumé  

Cette étude prospective visait à comparer le remodelage osseux local d’adaptation entourant la pièce fémorale, à revêtement poreux et sans ciment, de deux prothèses de hanche de conception différente, formées d’un alliage de titane. Il s’agissait des prothèses S-ROM^MC (n=69) et Multilock^MC (n=65). Les patients qui ont reçu la prothèse Multilock^MC se divisaient en deux groupes: chez 25 d’entre eux, la partie fémorale à revêtement poreux de la prothèse a été enduite d’une couche d’hydroxyapatite (HA) de 50 m et chez les 40 autres, la composante fémorale ne comportait pas ce type de revêtement. On a effectué un examen densitométrique par absorptiométrie biphotonique à rayons X au moyen du logiciel LUNAR ORTHO^MC en vue d’analyser les sept zones de Gruen. Des mesures de la densité minérale osseuse ont été réalisées moins d’une semaine après la chirurgie pour déterminer les valeurs de référence initiales et après 6, 12, 24, 36 et 48 mois. On a observé une perte minérale importante après 6 mois, dans toutes les zones de Gruen, pour les trois types de prothèse. Après 48 mois, on a noté des différences quant à la baisse du contenu minéral osseux, entre les trois types de prothèse, dans les zones adjacentes à la surface poreuse, surtout dans les zones 1 et 7. Ainsi, avec la prothèse Multilock^MC, la perte minérale dans la zone 1 a été supérieure de 60% à celle notée avec la prothèse S-ROM^MC, mais on n’a observé aucune différence significative dans la zone 7. Avec la prothèse S-ROM^MC, la perte minérale observée dans la zone 1 a été inférieure de 35% à celle notée avec la prothèse Multilock-HA, mais elle a dépassé de 70% celle notée avec la prothèse Multilock dans la zone 7. Avec la prothèse Multilock, la perte minérale dans les zones 1 et 7 a été supérieure de 37% et de 75%, respectivement, à celle notée avec la prothèse Multilock-HA. Ainsi, le revêtement d’hydroxyapatite tend à préserver le tissu osseux. Si l’on se fie aux mesures des zones de Gruen obtenues à l’aide du logiciel, la résorption osseuse dans la zone 7 après 24 mois a été beaucoup plus importante avec la prothèse S-ROM qu’avec les prothèses Multilock, et ces dernières ne présentaient pas de différence l’une par rapport à l’autre. En conclusion, l’absorptiométrie biphotonique à rayons X constitue une méthode appropriée pour évaluer le remodelage osseux adaptatif en fonction du temps avec des prothèses de conception et de composition différentes.